С. Г. Хорошавина концепции современного естествознания курс лекций

Вид материала

Курс лекций

Содержание Тема 2. естественнонаучная и гуманитарная культуры 2.1. Научная теория. основная терминология Задача науки Теоретическое знание Научная теория 2.2. Содержание и структура естественнонаучной теории 54 ставлять знания как систему, логически связывать общие и специфические закономерности и положения. 2.3. КУЛЬТУРА Обучение взрослых и детей у своих сверстников. В 2.4. Естественная и гуманитарная культуры Тема 3. корпускулярная 3.1. Атомизм древности 59 Общая тенденция атомистики Основополагающими признаками атомистики 3.2. Механистический атомизм 3.3. Сокрушительный удар по принципам механицизма 3.4. Предпосылки для создания более высокого уровня развития атомизма 3.5. Квантовая теория строения атома 3.7. Континуальная концепция 3.8. Корпускулярно-волновой дуализм 3.9. Элементарные частицы ... Полное содержание

Подобный материал:

• С. Г. Хорошавина концепции современного естествознания курс лекций, 5892.74kb.
• Программа курса «Концепции современного естествознания», 168.05kb.
• Программа дисциплины «концепции современного естествознания» «050706 Педагогика и психология», 169.4kb.
• В. М. Найдыш Концепции современного естествознания, 8133.34kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины концепции современного естествознания Специальность, 187.08kb.
• Концепции Современного Естествознания, 274.86kb.
• М. В. Ломоносова           Философский факультет Кафедра философии образования, 155.37kb.
• Московском Государственном Открытом университете (эволюция вселенной, биологическая, 116.82kb.
• Концепции современного естествознания, 232.93kb.
• Программа дисциплины Концепции современного естествознания Специальность/направление, 456.85kb.

ТЕМА 2. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ И ГУМАНИТАРНАЯ КУЛЬТУРЫ

Очень многие вопросы, касающиеся естественнонаучной теории, уже косвенно изложены в предыдущей теме, в содержание которой они органически вливаются. Поэтому в данной теме рассмотрены только те вопросы, которые удалось выделить из предыдущей темы.

2.1. НАУЧНАЯ ТЕОРИЯ. ОСНОВНАЯ ТЕРМИНОЛОГИЯ

Наука (см. ТЕМУ 1.1) включает в себя как деятельность по получению нового знания, так и ее результат — сумму знаний, лежащих в основе научной картины мира.

Задача науки состоит в объяснении наиболее общих количественно-формулируемых законов природы. Действием таких законов можно объяснить все явления, которые привычны и, казалось бы, не нуждаются в объяснении.

Метод науки — способ изучения реальной действительности; общие, необходимые принципы, на которых базируется данная наука.

Методика — путь исследования, теория, учение.

Теоретическое знание — основная форма знания. В нем собраны фундаментальные знания об изучаемом объекте.

Фактологическое знание — эта форма присуща любому виду знаний и не является научной. Его цель — описание форм проявления объектов такими, какими они предстают в чувственном восприятии, а также классификация и систематизация по определенным признакам.

Эмпиризм (от греч. empeiria — опыт) — философское направление, признающее чувственный опыт единственным источником знаний, наиболее достоверным.

Гипотеза — мнение о действительном положении вещей, выработанное под строгим надзором разума.

Научная теория — знания, опирающиеся на определенную научную форму и содержащие методы объяснения и предсказания некоторой предметной области. Форма достоверного научного знания о некоторой совокуп-

52

ности объектов, представляющая собой целостную систему утверждений и доказательств. Это отражение основных законов природы. Для науки характерны:

• диалектическое, т. е. отражающее развитие и всеобщую связь, сочетание процессов;
  
• дифференциация и интеграция (см. ТЕМУ 1.2.9);
  
• развитие фундаментальных и прикладных исследований.
  

В развитии науки чередуются экстенсивные (связанные с увеличением объема исследований, расширением их) и революционные периоды — целые научные революции, приводящие к изменению структуры науки и принципов ее познания, категорий, методов и форм ее организации.

2.2. СОДЕРЖАНИЕ И СТРУКТУРА ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНОЙ ТЕОРИИ

Структура (от лат. structura — строение, расположение, порядок) — совокупность устойчивых связей элементов. Структура — это относительно устойчивое единство элементов и их отношений в целостном объеме (см. ТЕМУ 5, 5.1, 5.2). Через понятие «структура» можно изучать чрезвычайно широкий круг явлений как материального, так и духовного миров. Структура является одним из аспектов понятия «система», если под системой понимается любой аспект науки.

2.2.1. Структура естественнонаучной теории

Для построения естественнонаучной теории необходимо:

1. Иметь определенный круг (банк) экспериментальных данных.
   
2. Выбрать различие опытных данных и экспериментальных закономерностей и создать на их основе модели и теории.
   
3. Осуществлять обратную связь между моделью и экспериментальными данными.
   
4. Сделать качественные выводы и сравнить их с экспериментальными данными.
   
5. Осуществлять корректировку модели.
   

53

6. Обязательно перевести модель на язык математики.
   
7. Провести аналогию с какой-либо теорией, выявить аналогичные связи, обнаруженные между экспериментальными закономерностями.
   
8. Определить физический смысл вводимых понятий. Все физические теории носят модельный характер и
   

требуют доказательства теоремы существования.

2.2.2. Основные способы построения естественнонаучной теории

Можно выделить два основных способа построения естественнонаучной теории:

1. Способ, связанный с предварительным построением
модели из чувственно-наглядных элементов с после
дующим построением знаковой модели. Для реализа
ции этого способа необходимо иметь банк экспери
ментальных данных, на основании которых строится
математическая модель (см. ТЕМУ 2.2.1).

2. Способ, основанный на первоначальном построении
знаковой модели с последующим нахождением ее
физического смысла или практического применения
(например, все прикладные вопросы математики).
Структура построения любой естественнонаучной те
ории определяется двумя основными факторами:

• выбором тех или иных основных посылок;
  
• типом логического вывода.
  

Если начальные положения неверны, то теория обречена на неудачу. Так, например, ошибались создатели космогонических теорий, беря за начало отсчета центр мира — Землю или Солнце. Результаты исследований должны быть завершены логическими выводами.

Процесс создания единой картины мира, интегрирующей данные различных наук, далеко не закончен. В настоящее время в сфере знания функционируют частные картины мира: физика, химия, биология и т. д., причем наиболее разработана картина мира, описывающая физическую реальность. Анализ категорий пространства и времени (см. ТЕМУ 15), с точки зрения их вхождения в различные естественнонаучные теории, даст возможность нащупать наиболее общие черты будущей естественнонаучной картины мира. Подходя к процессу познания как к единой картине знаний, нужно научиться пред-

54

ставлять знания как систему, логически связывать общие и специфические закономерности и положения.

2.3. КУЛЬТУРА

Культура (от лат. cultura — возделывание, воспитание, образование, развитие, почитание) — определенный уровень развития общества, творческих сил и способностей человека, выраженный в типах и формах организации жизни и деятельности людей, а также в создаваемых ими материальных и духовных ценностях.

В более узком смысле слово «культура» означает сферу духовной жизни людей. Она включает в себя предметные результаты деятельности человека, а также человеческие силы и способности, реализуемые в деятельности (знания, умения, навыки, уровень интеллекта, нравственного и эстетического развития, мировоззрение, способы и формы общения людей).

Каждая общественно-экономическая формация характеризуется определенным типом культуры, который меняется с переходом от одной общественно-экономической формации к другой; при этом наследуется все ценное из прошлого.

Развитие культуры, а значит, развитие любого общества зависит от множества факторов: производственно-экономических, социальных, политических, этнических, идеологических и т. д. Но всегда творцом культуры остается живой человек.

Процессы овладения культурой новыми поколениями и механизмы их приобщения к достижениям культуры изучаются специалистами. В настоящее время выявлено три типа трансляции культуры:

1. Способ приобщения культуры через обучение старшими поколениями младших. Этот тип культуры достаточно консервативен и господствует в традиционных обществах. Здесь люди неохотно включаются в процессы нововведений, не любят самостоятельности и инициативы. Творчество здесь не связано с созданием чего-то принципиального.
   
2. Обучение взрослых и детей у своих сверстников. В этом случае новации и нововведения, самостоятельное творчество характерны для людей любого поколения. При этом типе культуры формируется высокий творческий потенциал общества. Именно такая передача куль-
   

55

турных достижений свойственна всем великим цивилизациям Земли. 3. Приобщение к культуре, когда старшие поколения учатся у своих детей. Молодежь значительно легче схватывает новшества, она не отягощена грузом прошлого опыта, ее характеризует склонность к переменам и у нее достаточно высоко развит творческий потенциал (подростки, например, гораздо быстрее осваивают компьютер, чем люди старшего поколения; то же относится и к современной радио-, теле-и видеопродукции). К такому виду культур переходит все большее количество народов, в том числе и Россия делает шаги в направлении от традиционной трансляции культуры к формированию современного творческого потенциала.

Интересен взгляд современных исследователей: они рассматривают цивилизацию как нечто внешнее по отношению к человеку, противостоящее ему и на него воздействующее, в то время как культура всегда является внутренним достоянием человека, показывает меру его развития и служит как бы символом его духовного богатства. Сегодня все больше приверженцев получает триада: «человек, человечество, человечность», т. е. все определеннее проявляется стремление уравнять ритмы истории и ритмы жизни человека и человечества, приподнять ценности гуманизма. В настоящее время коренные изменения в культуре происходят на протяжении жизни уже одного поколения. Потеря национального культурного разнообразия равноценна утрате разнообразия генетического и очень опасна для будущего человечества. Люди должны научиться жить вместе, что может стать основой новой морали и новых отношений в мире человечества. Единство человечества и национальное разнообразие — две стороны одной и той же медали.

2.4. ЕСТЕСТВЕННАЯ И ГУМАНИТАРНАЯ КУЛЬТУРЫ

Развитие физики, биологии, общественных наук дало нам необозримое множество факторов, которые невозможно охватить единым взглядом. Ученые, работающие в близких областях, перестают понимать друг друга. Можно ли с этой точки зрения говорить о физиках, экономи-

56

стах, юристах, биологах и т. д. как о представителях единой культуры, вносящих вклад в общую цивилизацию?

Английский физик, философ и романист Чарльз Сноу говорил, что в мире существует две культуры — естественников и гуманитариев (вспомним деление на «физиков и лириков» в 60- и 70-х гт. XX в.). Между ними образовалась пропасть, которая все время углубляется и расширяется, так как духовное и физическое необъеди-нимы.

Без высокого профессионализма, конкретных детальных знаний дальнейшие исследования могут исчерпать себя. Но необходим и комплексный разноплановый анализ, опирающийся на данные различных наук, требующий синтеза знаний, появления единых точек зрения. Этот процесс приводит не только к объединению различных дисциплин, развитию конкретных областей знаний, но и к новому, целостному видению мира. И оно не менее необходимо для человека, чем конкретные знания конкретных наук.

Истоки нашей европейской цивилизации лежат в античной Греции, создавшей культуру, обладающую удивительной целостностью и единством. Древним эллинам удалось не только выжить и выстоять в окружении более богатых и могущественных народов, но и оказаться родоначальниками того рационального гуманизма, который сегодня определяет черты европейской культуры.

Греки обладали на редкость целостным и ясным миропониманием: был Космос, Небо, там жили боги. Боги вмешивались в судьбы людей, готовы были им помогать, были очень похожи на людей. Боги могли даже поднимать людей на небо и делать их равными себе, но могли и карать, хотя их никогда не покидал дух доброжелательства.

В эпоху средневековья влияние античного мира, связь с греческой культурой не прерывались. В эту эпоху появились готика, иконы Рублева, сохранилось аристотелевское видение мира, т. е. того неразрывного единства, где живут вместе и Бог, и Космос, и Человек.

С возникновением научного метода единый и цельный мир распался: человек оказался изъятым из него. Космос стал жить сам по себе, а Человек с его непредсказуемостью, с его духовным миром — сам по себе. Эпоха Просвещения довершила эту разобщенность. Мир че-

57

ловека и общества, созданного им, мир неживой материи и живого вещества никак не были связаны в сознании ученых. Научные дисциплины в этих трех сферах знания еще долгое время жили самостоятельной жизнью. Чтобы воспроизвести единую, цельную картину мира не хватало эмпирического материала. Таким связующим звеном стало в начале XX в. учение В.И. Вернадского о ноосфере, потребовавшее обобщения огромного эмпирического материала, но этому посвящена целая тема (см. ТЕМУ 17).

ТЕМА 3. КОРПУСКУЛЯРНАЯ

И КОНТИНУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИИ

ОПИСАНИЯ ПРИРОДЫ

Одним из наиболее важных и существенных вопро сов как философии, так и естествознания является про блема материи. Представления о строении материи на ходят свое выражение в борьбе двух концепций: прерывности (дискретности) — корпускулярная концепция, и непрерывности (континуальности) — континуальная концепция. С ними тесно связаны проблемы взаимодействия материальных объектов, которые проявлялись как концепция дальнодействия (передача действия без физической среды) и концепция близкодействия (передача действия от точки к точке).

Концепция прерывности была создана И. Ньютоном Подход Ньютона определил исходное положение атомиз ма, который основывался на признании дальнодействующих сил.

3.1. АТОМИЗМ ДРЕВНОСТИ

В натурфилософии, подробно рассмотренной в ТЕМЕ 1.3.1, выделяется материалистическая направленность выдающихся мыслителей древности. Атомизм, основу которого представляла проблема материи:

• упоминается в учении о частицах, созданном Анаксагором в V в. до н. э.(см. ТЕМУ 1.3.1.3);
  
• нашел свое отражение в трудах видных представителей атомизма древности Демокрита и Левкиппа (см. ТЕМУ 1.3.1.4). Из вихря атомов, по Демокриту, образуются как отдельные тела, так и бесчисленные миры;
  
• последователями этих учений были Эпикур и Лукреций (см. ТЕМУ 1.3.1.7). Древнегреческий поэт и философ Лукреций, популяризатор учения Эпикура, создал дидактическую поэму «О природе вещей», — единственное полностью сохранившееся систематическое изложение материалистической философии древности. Философия Эпикура явилась высшим этапом развития атомистического материализма и завершением материалистических воззрений древнегреческой философии.
  

59

Общая тенденция атомистики выражалась в стремлении свести все многообразие свойств материальных объектов к ограниченному числу исходных объективных свойств и закономерностей элементарных материальных частиц.

Основополагающими признаками атомистики явились:

• неизменность атомов (т.е. несотворимость и неуничтожимость материи);
  
• противопоставление атомов пустому пространству (признание объективности пространства и движения).
  

3.2. МЕХАНИСТИЧЕСКИЙ АТОМИЗМ

Классическая механика XVII—XVIII вв. явилась дальнейшей разработкой атомистики. И. Ньютон в 1672— 1676 гг. распространил атомистику на световые явления и создал корпускулярную теорию света. Свет он считал потоком корпускул (частиц), однако на разных этапах рассматривал и возможность существования волновых свойств света, в частности, в 1675 г. предпринял попытку создать компромиссную корпускулярно-волновую природу света. По своему мировоззрению И. Ньютон был вторым после Р. Декарта великим представителем механистического материализма в естествознании XVII—XVIII вв. Р. Декарт (см. ТЕМУ 1.3.1.9) стремился построить общую картину природы, в которой все явления природы объяснялись как результат движения больших и малых частиц, образованных из единой материи.

Недостатки механистической атомистики:

• отсутствие достоверного экспериментального материала;
  
• не являлась достаточно обоснованной естественнонаучной теорией;
  
• атомы рассматривались как частицы, лишенные возможности превращения;
  
• единственной формой движения принималось механическое движение;
  
• стремилась все явления природы рассматривать как модификацию механического движения.
  

3.3. СОКРУШИТЕЛЬНЫЙ УДАР ПО ПРИНЦИПАМ МЕХАНИЦИЗМА

Сокрушительный удар по принципам механицизма был нанесен открытиями XIX—XX вв.:

60

• открытием рентгеновских лучей и радиоактивного излучения в 1896 г. А. Беккерелем и исследованием его в 1898 г. П. Кюри и М. Склодовской-Кюри. Радиоактивный распад показал, что радиоактивность не связана с внешними, механическими воздействиями, а определяется внутренними процессами, проявляющимися в виде статистических закономерностей;
  
• созданием теории электромагнитного поля Дж. Максвеллом (1860-1865 гг.);
  
• открытием явления электромагнитной индукции М. Фарадеем (1831 г.). Ньютоновская теория дальнодействия и его схема мира господствовали до начала XX в. М. Фарадей и Дж. Максвелл впервые обнаружили ее непригодность и неприменимость к электромагнитным явлениям;
  
• экспериментальным доказательством делимости атомов и открытием электрона английским физиком Дж. Дж. Томсоном (1897 г.), за что он был удостоен Нобелевской премии в 1906 г. В 1903 г. им была предложена одна из первых моделей атома, согласно которой атом представлял собой положительно заряженную сферу с вкрапленными в нее электронами (п добно булке с изюмом). В 1911 г. английский физик Э. Резерфорд, прово
  

опыты по рассеянию альфа-частиц атомами различных элементов, установил наличие в атоме плотного ядра диаметром около 10—12 см, заряженного положительно, и предложил для объяснения этих экспериментов планетарную модель атома. Модель подчинялась классической механике (движение ядра и электронов) и классической электродинамике (взаимодействие частиц). Электроны в этой модели, подобно планетам Солнечной системы, вращались вокруг ядра. Состояние атомов в классической физике определяется заданием координаты и скорости его составных частиц, т. е. можно получить мгновенный снимок его строения. Однако это противоречило экспериментальным данным.

3.4. ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ РАЗВИТИЯ АТОМИЗМА

Противоречия между существовавшими представлениями классической физики и экспериментальными дан-

61

ными, полученными Э. Резерфордом, были решены в 1913 г. датским ученым Н. Бором, который сделал вывод о необходимости принятия принципиально новой теории — квантовой — для построения модели атома. Применимость квантовых представлений и разработка квантовой теории Н. Бором создали возможность систематизировать и объяснить огромный экспериментальный материал. Постулаты Бора правильно отражали закономерности движения частиц и давали возможность подойти к раскрытию внутренних процессов атома. Однако у теории Бора были недостатки:

1. Постулаты Бора являлись гениальной догадкой.
   
2. Рассматривая орбиты, Бор пользовался методами классической физики, а объяснял излучение с квантовой точки зрения, т. е. использовал как классические, так и квантовые представления.
   
3. Постулаты были промежуточной фазой между классической и квантовой механикой, которая была сформирована в 20-х гг. XX в.
   

Значение теории Бора:

• показала неправомерность абсолютизации классических принципов в физике;
  
• вскрыла ограниченность ньютоновских представлений;
  
• убедила научный мир в том, что господствующая физическая теория дает приблизительное, относительно верное описание явлений действительности и в процессе развития науки будет неизменно обогащаться, уточняться, полнее отражать действительность, способствуя созданию более последовательных фундаментальных теорий.
  

Это не означает, что отжившая теория теряет всякую научную ценность. Возникшая новая теория определяет границы применимости старой теории, т. е. указывает рамки ее применимости, использования и получения значительного научного эффекта.

Все это относится к теории Бора, так как она создала предпосылки для создания нового, более высокого уровня развития атомизма — квантовой теории атомных процессов.

3.5. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ СТРОЕНИЯ АТОМА

Квантовая теория строения атома — это определенный раздел квантовой механики, объясняющий разнооб-

62

разие свойств мельчайших частиц вещества. Основоположники ее — австрийский физик-теоретик Э. Шредин-гер, французский физик Л. де Бройль и немецкий физик-теоретик В. Гейзенберг — показали наличие у микрочастиц ряда новых особенностей, которые определяли характер современного атомизма:

• корпускулярно-волновой природы элементарных частиц;
  
• то, что волновые характеристики — это различные проявления единого материального образования. Исследования Л. де Бройля показали, что квантово-
  

механическая природа есть у всех видов материи. Классическая механика исключала возможность дифракции электрона, протона, нейтрона, а экспериментальные данные подтвердили гипотезу де Бройля и определили новый подход к пониманию процессов микромира.

Совершенно новыми оказались и свойства объектов современной атомистики. Принятые в классической механике понятия, характеризующие положение частицы в пространстве и ее движение, теряют теперь всякий смысл. В классической физике траектория давала возможность описать путь, она могла быть представлена в виде линии. В современном атомизме частицы не имеют траектории: можно лишь указать область пространства, в котором имеется определенная вероятность обнаружить частицу.

3.6. СУЩЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ АТОМИЗМА XX в.

К существенным особенностям атомизма XX в. можно отнести следующие:

1. Состояние частицы не может быть определено классическими понятиями.
   
2. Вводится волновая функция, дающая полное кванто-во-механическое описание физического состояния частицы.
   
3. Обнаруживается всеобщая взаимопревращаемость элементарных частиц, обоснованная огромным экспериментальным материалом, которая выражает взаимную связь и взаимопревращение объектов микромира и свидетельствует о качественном многообразии форм материи и их взаимообусловленности.
   

63

Таким образом, открытие квантово-механических свойств привело к переосмыслению соотношения дискретности и непрерывности.

3.7. КОНТИНУАЛЬНАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Сложившиеся к началу XIX в. представления о строении материи были односторонними и не давали возможности объяснить ряд экспериментальных факторов. Разработанная М. Фарадеем и Дж. Максвеллом в XIX в. теория электромагнитного поля показала, что признанная концепция не может быть единственной для объяснения структуры материи. В своих работах М. Фарадей и Дж. Максвелл показали, что поле — это самостоятельная физическая реальность.

Таким образом, в науке произошла определенная переоценка основополагающих принципов, в результате которой обоснованное И. Ньютоном дальнодействие заменялось близкодействием, а вместо представлений о дискретности выдвигалась идея непрерывности, получившая свое выражение в электромагнитных полях.

Вся обстановка в науке в начале XX в. складывалась так, что представления о дискретности и непрерывности материи получили свое четкое выражение в двух видах материи: веществе и поле, различие между которыми явно фиксировалось на уровне явлений микромира. Однако дальнейшее развитие науки в 20-е гг. показало, что такое противопоставление является весьма условным.

3.8. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ

В 1900 г. М. Планк показал, что энергия излучения или поглощения электромагнитных волн не может иметь произвольные значения, а кратна энергии кванта, т.е. волновой процесс приобретает окраску дискретности. Идея Планка о дискретной природе света получили свое подтверждение в области фотоэффекта. Де Бройль открыл примерно в это же время у частиц волновые свойства (дифракция электрона).

Таким образом, частицы неотделимы от создаваемых ими полей и каждое поле вносит свой вклад в структуру частиц, обуславливая их свойства. В этой неразрывной связи частиц и полей можно видеть одно из наиболее

64

важных проявлений единства прерывности и непрерывности в структуре материи.

Для характеристики прерывного и непрерывного в структуре материи следует также упомянуть единство корпускулярных и волновых свойств всех частиц и фотонов. Единство корпускулярных и волновых свойств материальных объектов представляет собой одно из фундаментальных противоречий современной физики и конкретизируется в процессе дальнейшего познания микроявлений. Изучение процессов макромира показали, что прерывность и непрерывность существуют в виде единого взаимосвязанного процесса. При определенных условиях макромира микрообъект может трансформироваться в частицу или поле и проявлять соответствующие им свойства.

3.9. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

В соответствии с достижениями квантовой физики основополагающим понятием современного атомизма является понятие элементарной частицы, но им присущи такие свойства, которые не имели ничего общего с атомизмом древности.

Развитие физики микромира показало неисчерпаемость свойств элементарных частиц и их взаимодействий. Все частицы, имеющие достаточно большую энергию, способны к взаимопревращениям, но при соблюдении ряда законов сохранения. Число известных элементарных частиц постоянно растет и превышает уже 300 разновидностей, включая неустойчивые резонансные состояния. Важнейшим свойством частицы является ее масса покоя. По этому свойству частицы делятся на 4 группы:

1. Легкие частицы — лептоны (фотон, электрон, позитрон). Фотоны не имеют массы покоя.
   
2. Частицы средней массы — мезоны (мю-мезон, пи-мезон).
   
3. Тяжелые частицы — барионы. К ним относятся нуклоны — составные части ядра: протоны и нейтроны. Протон — самый легкий барион.
   
4. Сверхтяжелые — гипероны. Устойчивых разновидностей немного:
   

• фотоны (кванты электромагнитного излучения);
  

• гравитоны (гипотетические кванты гравитационного поля);
  

65

• электроны;
  
• позитроны (античастицы электронов);
  
• протоны и антипротоны;
  
• нейтроны;
  
• нейтрино — самая загадочная из всех элементарных частиц.
  

Нейтрино было открыто в 1956 г., тогда как название его было дано в 1933 г. Э. Ферми, а гипотезу о его существовании высказал в 1930 г. швейцарский физик В. Паули. Нейтрино играет большую роль в космических процессах во всей эволюции материи во Вселенной. Время их жизни практически бесконечно. По подсчетам ученых, нейтрино уносят значительную долю излучаемой звездами энергии. Наше Солнце теряет за счет излучения нейтрино примерно 7% энергии, на каждый квадратный сантиметр Земли перпендикулярно солнечным лучам ежесекундно падает примерно 300 миллионов нейтрино. Однако они не регистрируются нашими органами чувств и приборами ввиду их слабого взаимодействия с веществом. Дальнейшая судьба этого излучения неизвестна, но, очевидно, нейтрино должно вновь включиться в круговорот материи в природе. Скорость распространения нейтрино равна скорости света в вакууме.

Особенностью элементарных частиц является то, что большинство из них могут возникать при столкновении с другими частицами достаточно высокой энергии: протон большой энергии превращается в нейтрон с испусканием пи-мезона. При этом элементарные частицы распадаются на другие: нейтрон — на электрон, протон и антинейтрино, а нейтральный пи-мезон — на два фотона. Пи-мезоны, таким образом, являются квантами ядерного поля, объединяющими нуклоны и ядра.

В ходе развития науки открываются все новые свойства элементарных частиц. Взаимная обусловленносто свойств частиц свидетельствует о сложной их природе, наличии многогранных связей и отношений. В зависимости от специфики элементарной частицы может появиться тот или иной вид взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое. Сильное взаимодействие обуславливается ядерными силами, оно обеспечивает устойчивость атомных ядер. Электромагнитные взаимодействия, слабые взаимодействия — в процессах распада нейтронов, радиоактивных ядер и предполагают участие в

66

этих взаимодействиях нейтрино. Слабые взаимодействия в 10¹⁰—10¹² раз слабее сильных. Этот вид взаимодействий в настоящее время достаточно хорошо изучен.

У большинства элементарных частиц есть античастицы, отличающиеся противоположными знаками электрических зарядов и магнитных моментов: антипротоны, антинейтроны и т.д. Из античастиц могут быть образованы устойчивые атомные ядра и антивещество, подчиняющееся тем же законам движения, что и обычное вещество. В больших количествах антивещество в космосе не обнаружено, поэтому существование «антимира», т.е. галактик из антивещества является проблематичным.

Таким образом, с каждым новым открытием строение микромира уточняется и оказывается все более сложным. Чем глубже мы уходим в него, тем больше новых свойств обнаруживает наука.

3.10. ВЫВОДЫ

1. Наука идет по пути дальнейшего познавания все новых свойств неисчерпаемости материального мира.
   
2. Современный атомизм обогащает и конкретизирует такие основные категории, как единство мира, неисчерпаемость материи, всеобщая взаимосвязь и взаимодействие материальных объектов и т.п.